一氧化氮、人乳头瘤病毒和宫颈癌之间相互关系的研究进展

魏兰兰，刘爽，谷鸿喜，张凤民

1．哈尔滨医科大学微生物学教研室，哈尔滨 150086； 2．佳木斯大学医学院遗传学教研室，佳木斯 154007

2006年人乳头瘤病毒(human papillomavirus，HPV)宫颈癌预防性疫苗的问世，标志着宫颈癌研究取得了巨大进步。但一系列研究表明，HPV预防性疫苗不可能完成全面预防宫颈癌的任务，更不具有任何治疗功能。因此，进一步深入研究HPV和共刺激因子在宫颈癌发生中的作用及机制，发现更有效的预防和治疗途径依然具有重要现实意义。本文就一氧化氮(nitric oxide，NO)、HPV感染和宫颈癌发生三者之间的相互关系进行综述。

1 HPV感染和宫颈癌

宫颈癌是女性最常见的恶性肿瘤之一。流行病学调查显示，全世界每年约有50万宫颈癌新发病例，约20万妇女死于宫颈癌[1]，其中80%发生于发展中国家。我国是宫颈癌高发区，每年新增宫颈癌病例约4.6 万，死亡约2.6 万，由此可见目前宫颈癌的防治任务仍十分艰巨。

HPV感染是引发宫颈癌的重要原因[2]。研究显示，在高达99.7%的宫颈癌标本中可检测到HPV存在[3]。德国科学家Harald zur Hausen亦因1976年提出并随后证明“HPV可引起宫颈癌”而获得2008年诺贝尔生理/医学奖。

HPV是一种嗜上皮性病毒，属双链闭环的小DNA病毒。在目前已发现的近100个型别中，15～20个型别的HPV感染与宫颈癌及其他肛周生殖器肿瘤相关[2]，称为高危型HPV。高危型HPV主要包括HPV16、18、31、33、52、56、58、59、68等型别[4]。本文中提到的HPV均指高危型HPV。HPV DNA包括1个早期区，可编码8个病毒调节蛋白(E1～E8)；1个晚期区，可编码2个病毒结构蛋白 (L1和L2) ；1个非编码调控区。HPV通过E6和E7蛋白对抑癌基因p53和pRb降解或功能性灭活而促进肿瘤发生(图1)。

图1HPV感染与肿瘤发生的关系

Fig.1RelationofHPVinfectionandcarcinogenesis

尽管HPV宫颈癌预防性疫苗于2006年问世，但仍有许多问题亟待证实，如其长期保护作用如何？临床试验和短期随访证实，宫颈癌预防性疫苗可减少HPV16和HPV18感染及相关宫颈息肉的发生，但宫颈癌的发生与超过15个型别的HPV感染相关，因此仅能覆盖1、2个型别的HPV预防疫苗自然存在很大的局限性，且疫苗必须在HPV感染以前使用才起预防作用。高达70%的妇女在一生中出现过生殖道HPV感染，但大部分可自行消除，仅少部分发展成宫颈癌。该现象的具体原因尚不明了，一个可能因素就是机体全身或局部的免疫防御反应；另外，宫颈局部NO浓度增高[5,6]也可能起一定的辅助作用。

2 NO与肿瘤发生

1986年，Ignarro发现硝酸甘油释放的NO可舒张血管平滑肌、扩张血管，从而有效缓解心绞痛。该研究成果解答了困扰医学家、药理学家百余年的问题，即硝酸甘油是如何有效缓解心绞痛的。此后，NO的生理作用引起了广泛关注。由于该发现，Ignarro等3名科学家获1998年诺贝尔生理/医学奖。

虽然NO与肿瘤发生的关系仍有争论，但越来越多的研究表明，高浓度NO可通过引起DNA损伤和变异、抑制DNA修复酶、调节转录因子、改变基因表达、调节失控凋亡、诱发血管生成等方式参与肿瘤发生[8]。目前，对NO及RNS引起DNA损伤和变异的研究已相当深入。高浓度NO及RNS可引起双链断裂、单链断裂及交联等DNA损伤[5]；RNS还可介导变异原8-硝基鸟嘌呤形成，从而诱导GC-AT转位性DNA变异[6]。在人体及动物模型中，炎症或感染部位iNOS增加所致高浓度NO可引发DNA损伤、变异，甚至肿瘤发生[6,9,10]。

在含有野生型p53的细胞中，高浓度NO可诱发DNA损伤和变异，同时也可抑制P53核外输、下调小鼠双微粒体2(murine double minute 2，MDM2)蛋白，抑制P53降解，从而增加P53的水平和活性[11]。激活的P53通过调节细胞周期参与DNA修复和启动凋亡，在防止细胞DNA损伤、变异以及肿瘤发生中具有重要作用[12,13]。在NO诱导的DNA损伤中，双链断裂是一种严重的DNA损伤，可导致染色体断裂、重排、突变及丢失重要遗传信息。双链断裂损伤的有效修复主要包括2种途径：发生在S/G2后期的同源重组 (homologous recombination，HR)[14,15]和发生在整个细胞周期的非同源末端连接 (nonhomologous end-joining, NHEJ)[16,17]。P53可分别通过激活错配修复(mismatch repair，MMR) 基因及切除3′-DNA末端非配对碱基增加同源重组和非同源重组修复过程的忠实性。P53可通过参与核苷酸切除修复(nucleotide excision repair, NER)和碱基切除修复 (base excision repair, BER)，降低8-硝基鸟嘌呤引起的DNA变异。美国国立卫生研究院(National Institutes of Health, NIH)肿瘤研究中心Wink在过去近20年里，对各种浓度NO引起的体内、外生理与病理作用进行了细致研究，表明在细胞培养系统中>400 nmol/L的NO可引起明显DNA 损伤，同时诱导P53聚集及其活性增加(p-ser-15 P53增加)，导致p21waf1增加及与p21waf1相关的细胞周期停滞，DNA修复增加[18]。他们还发现，在癌前病变溃疡性结肠炎组织中，iNOS表达与p-ser-15 P53 水平呈正相关。免疫组化表明P53活性增加与p21waf1增高具有明显一致性[19]。因此，在含有野生型p53的细胞中，高浓度NO有效激活P53，导致DNA修复活跃，使保护性细胞凋亡增加，从而大大降低NO造成的DNA损伤和变异，维持细胞的稳定性。

但在P53发生功能性变异和P53活性缺乏的细胞中，高浓度NO暴露既没有增加DNA损伤后的修复，也没有增加细胞保护性凋亡[20]。因此，NO暴露后的DNA损伤和变异修复不成功，但依然存活的细胞明显增多，不可避免地导致肿瘤发生增加。

宫颈组织中含有3种NOS，宫颈癌的发生可能与宫颈局部微环境中NO浓度密切相关。研究发现，宫颈细胞病变患者的宫颈局部NO浓度增高[21]。最近有研究表明，NO与HPV之间具有一定的关系。

3 NO与HPV

NO对各种病毒复制的作用各不相同。对某些病毒可无任何影响，如RNA的正黏病毒、副黏病毒、冠状病毒和DNA的小鼠痘病毒[22,23]；对某些病毒可表现为抑制，如RNA的柯萨奇病毒、汉坦病毒及DNA的疱疹病毒、乙型肝炎病毒[22-24]；而对于某些RNA 病毒则具有变异原的作用，如仙台病毒。研究表明，在细胞培养基中加入0.25～0.5 mmol/L DETA-NO后，产生的NO 浓度与人体内炎性条件下产生的NO 浓度相当。在该浓度下，NO不影响HPV复制，但显著增加HPVE6、E7转录。NO诱导增加的E6会进一步降解P53和PRb，降低P53的活性和功能，而 P53功能的降低又进一步减弱HPV感染细胞在高浓度NO暴露中P53维持细胞遗传稳定性的能力，DNA双链断裂增加，有利于肿瘤发生[25]。

反之，HPV感染又可通过诱导宫颈局部NOS增加[21]，改变宫颈局部NO浓度。临床流行病学调查表明，在宫颈上皮内瘤变(cervical intraepithelial neoplasia，CIN)的上皮细胞和炎性细胞中，均可检测到iNOS表达增加[26]；高危型HPV感染妇女宫颈局部NO浓度(35.2～53.1 μmol/L)约是未感染妇女 (21.0～26.1 μmol/L)的2倍；而且在高危型HPV感染妇女中，宫颈上皮细胞形态正常或轻度改变者局部NO释放明显增加[21,27]。NO本身可导致氧化性DNA损伤，生成8-硝基鸟嘌呤和8 -氧代- 7,8 -二氢-2′-脱氧鸟苷。尖锐湿疣和CIN 2～3患者活检组织均可检测到这两种损伤性标志物，且CIN 2～3患者活检组织中8-硝基鸟嘌呤水平明显高于尖锐湿疣。随着CIN严重程度的增加，此类DNA损伤的发生明显增加[26]，表明高危型HPV感染细胞中NO浓度的增加相对较高。

4 结语

尽管目前研究表明，高浓度NO在HPV感染细胞中具有促进肿瘤发生的作用，但仅局限于细胞学水平。深入研究该机制可为宫颈癌的防治提供新的重要理论基础和药物实验平台，使用NOS抑制剂降低宫颈局部NO浓度，将为全面、有效防治宫颈癌带来新的希望。

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